Астрономы впервые нашли убедительные признаки магнитных полей у экзопланет

Международная группа ученых получила самые веские на сегодняшний день доказательства существования магнитных полей у планет за пределами Солнечной системы. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, могут существенно изменить представления о формировании и эволюции далеких миров, а также помочь в поиске потенциально обитаемых планет.

Магнитное поле считается одним из важнейших факторов, определяющих судьбу планеты. На Земле именно оно защищает атмосферу от разрушительного воздействия солнечного ветра и космической радиации. Без этого невидимого щита наша планета могла бы потерять значительную часть атмосферы, а условия для возникновения и существования жизни оказались бы гораздо менее благоприятными.

До настоящего времени ученые лишь предполагали существование магнитных полей у экзопланет — миров, вращающихся вокруг других звезд. Однако прямых доказательств не было. Теперь астрономам удалось получить убедительные косвенные свидетельства того, что такие магнитные поля действительно существуют.

Необычные миры на краю возможностей

Объектами исследования стали семь экзопланет класса «горячий юпитер». Эти гигантские газовые миры по массе и размерам напоминают Юпитер, но находятся настолько близко к своим звездам, что условия на них невозможно сравнить ни с одной планетой Солнечной системы.

Все изученные планеты находятся в состоянии приливного захвата. Это означает, что они всегда обращены к своей звезде одной и той же стороной — подобно тому, как Луна постоянно повернута к Земле одним полушарием.

В результате одна сторона планеты непрерывно подвергается воздействию мощного звездного излучения и раскаляется до экстремальных температур, тогда как другая остается погруженной в вечную ночь. Контраст между дневной и ночной сторонами порождает гигантские атмосферные потоки.

По расчетам исследователей, скорость ветров в атмосферах таких миров может достигать 25 тысяч километров в час. Для сравнения: самые мощные ветры на Юпитере значительно уступают этим значениям, а на Земле подобные скорости трудно даже представить.

Телескопы нового поколения раскрывают тайны экзопланет

Для проведения исследования ученые использовали возможности двух крупнейших астрономических комплексов мира — Очень Большого телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории в Чили и телескопа Gemini North, расположенного на Гавайях.

Вместо попыток напрямую обнаружить магнитные поля исследователи выбрали иной путь. Они сосредоточились на изучении поведения атмосферных потоков в верхних слоях атмосферы экзопланет.

Именно здесь их ожидало неожиданное открытие.

Согласно существующим моделям, более горячие планеты должны обладать большим количеством энергии, а значит, и более быстрыми ветрами. Однако реальные наблюдения показали противоположную картину.

Чем выше температура экзопланеты, тем медленнее оказывались ее атмосферные потоки.

Это противоречие потребовало нового объяснения.

Невидимый тормоз в атмосфере

После тщательного анализа данных ученые пришли к выводу, что единственным правдоподобным объяснением может быть влияние магнитных полей.

При экстремально высоких температурах часть газов в атмосфере переходит в ионизированное состояние. Заряженные частицы начинают взаимодействовать с магнитным полем планеты. В результате возникает эффект своеобразного магнитного торможения, который замедляет движение атмосферных потоков.

Фактически ученые увидели не само магнитное поле, а его влияние на окружающую среду.

Такой подход позволил впервые оценить примерную силу магнитных полей экзопланет.

Полученные значения оказались весьма впечатляющими. По расчетам исследователей, магнитные поля горячих юпитеров примерно в четыре раза сильнее магнитного поля Сатурна и достигают около половины мощности магнитного поля Юпитера.

Эти показатели свидетельствуют о том, что многие экзопланеты обладают сложной внутренней структурой и активными процессами в своих недрах, способными генерировать мощные магнитные поля.

Почему это открытие важно для поиска жизни

На первый взгляд исследование может показаться узкоспециализированным, однако его значение выходит далеко за рамки изучения газовых гигантов.

Магнитное поле играет ключевую роль в сохранении атмосферы планеты. Без него потоки заряженных частиц, исходящие от звезды, постепенно разрушают атмосферную оболочку и могут лишить планету воды.

Именно такой сценарий, по мнению многих ученых, произошел с Марсом. Когда его внутреннее динамо ослабло и глобальное магнитное поле исчезло, Красная планета стала гораздо более уязвимой перед солнечным ветром. Со временем значительная часть атмосферы была утрачена, а поверхность превратилась в холодную и сухую пустыню.

Поэтому понимание того, насколько распространены магнитные поля среди экзопланет, напрямую связано с поиском миров, где теоретически могут существовать условия для жизни.

Хотя изученные объекты сами по себе непригодны для жизни из-за экстремальных температур, разработанная методика в будущем может быть применена и к более компактным каменистым планетам земного типа.

Космические сияния невероятных масштабов

Еще одним следствием наличия мощных магнитных полей могут быть грандиозные полярные сияния.

На Земле такие явления возникают, когда частицы солнечного ветра взаимодействуют с магнитосферой планеты и проникают в верхние слои атмосферы в районе полюсов.

На горячих юпитерах условия гораздо более экстремальны. Эти планеты находятся очень близко к своим звездам и подвергаются значительно более интенсивному воздействию звездного ветра.

Ученые предполагают, что возникающие там полярные сияния могут превосходить земные аналоги в тысячи раз по яркости и размерам. Подобные явления способны стать дополнительным инструментом для исследования магнитных полей экзопланет в будущем.

В ожидании нового поколения телескопов

Следующим шагом в изучении магнитных полей далеких миров станет использование Чрезвычайно большого телескопа (ELT), который строится Европейской южной обсерваторией.

Этот гигантский инструмент с главным зеркалом диаметром почти 40 метров позволит исследовать экзопланеты с беспрецедентной точностью. Астрономы рассчитывают не только уточнить характеристики магнитных полей газовых гигантов, но и впервые применить подобные методы к планетам, похожим на Землю.

Если эти планы будут реализованы, человечество получит новый способ оценки потенциальной обитаемости миров за пределами Солнечной системы.

Новая глава в изучении далеких миров

Открытие магнитных полей у экзопланет можно назвать важной вехой в современной астрономии. Еще недавно ученые могли лишь фиксировать существование далеких планет и определять их размеры. Сегодня исследователи уже получают сведения о составе атмосфер, погодных процессах и внутренних механизмах этих миров.

Обнаружение магнитных полей открывает совершенно новое направление исследований. Оно позволит лучше понять, как формируются планеты, как они взаимодействуют со своими звездами и какие из них способны сохранять атмосферу на протяжении миллиардов лет.

А значит, еще на один шаг приблизит человечество к ответу на один из самых древних вопросов науки: существуют ли где-то во Вселенной условия, подобные земным, и может ли жизнь возникать не только в нашей звездной системе.

Ране журналисты сайта «Пронедра» писали, что астрономы прослушали экзопланету K2-18b на радиосигналы — признаков инопланетной технологии не обнаружено